DE3026892A1 - Elektrische maschinen mit nutzung des bisher beim rondenstanzen weggeworfenen stanzgitters - Google Patents

Elektrische maschinen mit nutzung des bisher beim rondenstanzen weggeworfenen stanzgitters

Info

Publication number
DE3026892A1
DE3026892A1 DE19803026892 DE3026892A DE3026892A1 DE 3026892 A1 DE3026892 A1 DE 3026892A1 DE 19803026892 DE19803026892 DE 19803026892 DE 3026892 A DE3026892 A DE 3026892A DE 3026892 A1 DE3026892 A1 DE 3026892A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
package
stator
electrical machine
machine according
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19803026892
Other languages
English (en)
Other versions
DE3026892C2 (de
Inventor
Wolfgang Dr.-Ing. 8740 Bad Neustadt Volkrodt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE3026892A priority Critical patent/DE3026892C2/de
Priority to US06/277,452 priority patent/US4399382A/en
Priority to JP56109537A priority patent/JPS5752340A/ja
Publication of DE3026892A1 publication Critical patent/DE3026892A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3026892C2 publication Critical patent/DE3026892C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16Stator cores with slots for windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/15Mounting arrangements for bearing-shields or end plates
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225Terminal boxes or connection arrangements

Description

-M-
Drying. Wolfgang Volkrodt Mein Zeichen
8740 Bad Neustadt a.d. Saale EM 7/80
Elektrische Maschinen mit Nutzung des bisher beim Rondenstanzen weggeworfenen Stanzgitters.
Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen, bei denen im Gegensatz zu bisher das beim Stanzen der Ronden abfallende Stanzgitter nicht zum Schrott geworfen wird, sondern für großflächige, tangential zum Ständerdurchmesser von Kühlluft durchströmte Rippenkanäle, zur Minderung von Lüfter- und Eisenverlusten und als Teil des magnetischen Kreises genützt wird. Hierbei ist auf eine gehäuselose Bauweise mit axial an den Paketstirnseiten angebracht en G-ehäus eringenüberzugehen. Wegen verringerten Raumangebots im Maschineninneren ergibt sich die Notwendigkeit zu einer vom Herkömmlichen abweichenden Anordnung der Wickelköpfe und Klemmenanschlüsse.
Steigende Rohstoff- und Energiepreise bedingen eine Überprüfung, ob die heutige Bauweise,insbesondere geschlossener, oberflächengekühlter elektrischer Maschinen; noch zeitgemäß ist. Da der sich drehende Innenläufer elektrischer Maschinen rund sein muß, liegt es nahe, nicht nur die Ständerbohrung sondern auch den Ständeraußendurchmesser rund auszuführen, Zwecks Begrenzung der Wirbelstromverluste werden bei Drehfeldmaschinen die Ständerbleche aus Tafel- oder Bandblechen gestanzt und erst später zum Paket zusammengefaßt. Beim Stanzen geht nach dem heutigen Stand der Technik die Differenz des die Ronde mit Durchmesser Da umschließenden Quadrats D3 2 zur Ronde mit der Fläche 1Γ- Da 2 / 4 , also 1 - 1Γ/4 « 0,21 oder 21% des Elektrobleches in den Schrott und hat hierbei nur noch etwa 5% des ursprünglichen Materialwertes. Das Wiedereinschmelzen und Weiterverarbeiten des Sohrottes kostet Energie.
Da bei der Enagiewandlung elektrische in mechanische Energie, bzw. beim Generator umgekehrt Verluste entstehen, die die Maschine
-2 -
BAD ORIGINAL
aufheizen und. zum Durchbrennen der el ejCtrlrScheii" Isolation führen kannei^ müssen Maßnahmen zu einer wirksamen Verlustwärmeabfuhr getroffen werden. Hierzu dienen gegenwärtig bei oberflächengekühlten Maschinen mit vielen axialen Kühlrippen vereehene und axial von einem Luftstrom bestrichene Gehäuse aus Leichtmetall oder Grauguß, in die die walzenförmigen Ständerpakete eingepreßt sind. Diese Gehäuse erfordern zur Herstellung nicht nur Rohstoffe,sondern viel Energie zum Schmelzen, Gießen und spanabhebenden Bearbeiten.
Zweck der Erfindung ist, weniger als bisher Elektroblech wegzuwerfen und das bisherige Stanzgitter sinnvoll zur Verlustwärmeab fuhr und Verlustminderung zu nutzen,und ferner am Umfang des Ständerpaketes ganz ohne tragendes Gehäuse auszukommen.
Bekannt ist,und wurde vor etwa 20 Jahren serienmäßig angewendet, eine Ausführung von Ständerpaketen, bei denen das Stanzgitter an den Ständerblechen blieb und in die Diagonalen des Viereckpaketes axiale Kühlkanäle gestanzt wurden. Bekannt ist ferner, daß derartig gestanzte Bleche mit fortlaufend verschobenem Drehwinkel paketiert und hierbei entstehende Rippenzwischenräume mit Leichtmetall oder Gießharz ausgefüllt werden. Dies führt zu gehäuselosen Varianten heutiger Axialrippenmaschinen. Durch das Ausstanzen der axialen Kühlkanäle ist aber immer noch ein erheblicher Teil des bisherigen Stanzgitters Schrott.
Bekannt ist ferner eine Ausführung elektrischer Maschinen, insbesondere solcher mit waagerechter Welle und Verlustwärmeabfuhr durch natürliche Konvektion, bei denen das Ständerpaket aus Teilpaketen gebildet wird, wobei ein Teil die übliche runde Kontur, der andere Teil die des umschließenden Quadrats hat. Auch hierbei fällt noch ein Schrottanteil von über 10% des eingesetzten Elektroblech.es an.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, den Schrottanteil noch weiter, als bisher bekannt, zu senken und zudem das an den Ronden Verbliebene Elektroblech zur Verluatwärmeabfuhr, für den magnetischen Kreis und zur Verminderung der Eisen- und Lüfterverluste zu nutzen. Das Ausstanzen axialer Kühlkanäle bringt nicht den gewünschten Effekt. Ferner haben Axialkanäle zu wenig verlustwärmeabführende Oberfläche. Technisch und wirtschaftlich interessanter das Bilden tangentialer Kühlkanäle, denn sie können, ausgehend
3 BAD ORIGINAL
-y-to
von z.B. 0,5 nun starken Elektroblech, "frei"entsprechender Schichtung von Teilpaketen mit unterschiedlicher und winkelversetzter Kontur zu sehr großen Oberflächen führen, die bei geringem Kühlluftbedarf und somit kleiner Lüfterleistung sehr wirksam die Motorverluste abführen.
Das Stanzen von Ständer- und Läuferblechen erfolgt heutzutage meist im Polgeschnittverfahren vom bandförmigen Elektroblech,, Der Trennschnitt zweier benachbarter Ständerblechronden fällt hierbei mit der Tangente an beide sich berührende Ronden zusammen. Die erfinderische Lösung besteht nunmehr darin, daß der Trennschnitt zweier benachbarter Ständerblechronden nicht durch diese Tangente geführt wird, sondern in das ursprüngliche Stanzgitter der vorangehenden odier nachfolgenden Ronde weit hineingreift. Im Extremfall, nämlich Stanzgitterschrottgleich Null, erhält die eine Seite eines Ständerbleches zwei Tangentialrippenspitzen, die bei Versatz benachbarter Teilpakete um z.B. 180° über den runden Rippenkanalgrund mit einer Länge = D& überstehen. In praxi ist dieser G-renzfall, weil die scharfen Spitzen nur wenig Oberflächengewinn und Schrotteinsparung bringen, wenig interessant. Aber der Kompromiß,'nämlich ein Mittelding zwischen Tangentialtrennschnitt zu beiden Ronden und Trennschnitt am Außendurchmesser D„ der Nachbarronde,ist ein erheblicher Portschritt gegenüber der heutigen Technik.
Tangentialköhlung von gehäuselosen Ständerpaketen, bei der zudem der Temperaturgradient zwischen Paket und aufgepreßtem Gehäuse von mehreren K entfällt, bedingt eine andersartige Kühlluftführung als bei herkömmlicher Rippengehäuse- Axialkühlung mit Lüfter auf der antriebsabgewandten Seite. Man braucht gedeckte Kanäle und somit einen Mantel um das Ständerpaket. Wenn dieser Mantel aus relativ dünnen Blech ausgeführt werden soll, dann muß er sich, um Einbeulen zu vermeiden, abstützen können. Hier bietet nunmehr die erfinderische Lösung, nämlich, daß der Trennschnitt zwischen zwei Ronden in das Stanzgitter der Nachbarronde hineinreicht, bessere Möglichkeiten zum Abstützen des Mantels als bei einem Trennschnitt als Tangente zweier sich berührender Ronden.
Ein nach vorstehender Art aufgebautes Ständerpaket mit umhüllenden Mantel hat normalerweise eine Rechteckkontur. Derartige kistenförmige elektrische Maschinen haben erne höhere Raumnutzung als
heutige runde, rippengekühlte Maschinen, sind bei Transport und lagern leichter stapelbar und passen sich in ihrer Formgebung optisch besser der Rechteckstruktur moderner Werkzeug- und sonstiger Maschinen an.
Der Übergang vom kistenförmigen Ständerpaket zu den Lagerstellen der Läuferwelle bedingt andersartige technische Lösungen als bei bisherigen Maschinen mit runden Gehäusen, an deren Stirnseiten in Zentrierungen die beiden Lagerschilde eingesetzt sind. Entweder sind topfartige Lagerschilde oder, als Übergang zu bisherigen tellerartigen Lagerschildenv Gehäuseringe an den Stirnseiten des kistenartigen Ständers zu befestigen. Ein Abstützen außerhalb des aktiven Rondendurchmessers Da ist riskant, da hier das Paket wegen der Tangentialkühlkanäle durchbrochen und wenig tragfähig ist. Wird der Außendurchmesser der Topfschilde oder Gehäuseringe gleich Da gewählt, so geht entsprechend den?nWandstärke Raum im Inneren der Maschine verloren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinen mit einem Gehäuseinnendurchmesser gleich Da, kommen die TopfSchilde bzw. Gehäuseringe den Wickelköpfen des Ständerpaketes bedrohlich nahe. Statt bisheriger mindestens 6 mm langer Luftstrecken als Isolation zwischen Wickelköpfen und Gehäuse ist ähnlich der Nutisolation im Ständerpaket auf Zwischenlegen von Isoliermaterial überzugehen. Unter diesen "Voraussetzungen ist es aber sinnvoll, die Wickelköpfe nach außen gegen die Isolierstoffeinlagen zu pressen und damit thermisch weit besser an die Gehäuseringe anzukoppeln als unter Beibehaltung bisheriger Luftstrecken-Wickelkopfisolation. Neben verringertem Temperaturgradienten zwischen Wickelkopf und Motoroberfläche wird die Gefahr von Heißpunkten in den Wickelköpfen z.B. bei blockiertem oder langdauerndem Schweranlauf vermindert. Dies ist u.a. bei Betrieb in explosionsgefährdeten Anlagen vorteilhaft.
Bei den gemäß der Erfindung sich ergebenden beengten Raumverhältnissen im Motorinneren und bei Anpressen der Wickelköpfe gegen elektrisch isolierte Gehäuseringe ist es schwierig, wie bisher Schaltverbindungen in Form von flexiblen Leitungen an den Spulenenden anzulöten und diese nachträglich einzuschnüren. Erfindungsgemäß wird nunmehr vorgeschlagen, auf kürzestem Weg unmittelbar die Spu.l enenden an einem im Gehäusering tint ergebracht en Klemmenbrett anzuschließen, wobei der unverlierbar angebrachte Klemmenkasten-
U <J .£.
deckel zugleich die für zugehörige Wicklung und Paket wesentlichen Kenndaten nach Art eines Leistungsachildes und Schaltbildes enthält.
Zwischen dor im Nauptanrspruch festgehaltenen erfinderischen Lösung des mit möglichst geringem Stanzgitterverschnitt ausgeführten, durch Tangentialrippen gekühlten Ständerpaketes und den Unteransprüohen, wie z.B. beidseitig angesetzte Gehäuseringe, an diese τοη innen angepreßte Wickelköpfe, Spulenenden direkt ans Klemmenbrett geführt, besteht ein kausaler Zusammenhang, d.h. der Hauptanspruch bedingt zur technischen Realisierbarkeit eine Reihe weitewtMaßnahmen, die z.Zt. im Elektromaschinenbau nicht üblich sind.
Besonderheiten, die sich bei den unterschiedlichen Arten elektrischer Maschinen bei konsequenter Verwertung der erfinderischen Lösung ergeben, bedürfen zum Verständnis der zeichnerischen Darstellung und werden daher später behandelt.
Bei einem konstant gehaltenen Abstand zwischen benachbarten Tangentialrippenpaketen τοη ζ.Bsp. 5 mm wächst die Rippenoberfläche
2
proportional Da und zugleich proportional der Ständerpaketlänge 1
und somit proportional zum aktiven Volumen Da 1. Bei den heute üblichen oberflächengekühlten und durchzugsbelüfteten Maschinen -vergrößern sich hingegen die kühlenden Oberflächen lediglich etwa proportional Dal , wodurch mit zunehmenden Maschinenabmessungen die Verlustwärmeabfuhr immer kritischer wird, und zum Übergang auf andere Kühlverfahren wie Röhren- oder .Flüssigkeitskühlung zwingt. Andererseits ergibt sich bei Tangentialkühlung bei z.B. Da = 100 cm eine Tiefe des Küh.~ 1 kanals, gemessen in der Diagonale vom umschließenden Mantel bis zum Rippengrund am aktiven Durchmesser Da, von etwa 30cm. Herkömmliche Belüftungssysteme mit z.B.an einem Motorwellenende angebrachten Lüfter sind überfordert, um nach ursprünglich axialem Auratritt des Luftstroms aus der Lüfterhaube und nach 90°- Umlenkung derartigt z.B# 30 cm tiefe und 0,5 cm breite Kanäle wirksam zv durchlüften. Hier ist der Einsatz von Fremdlüftern, deren Förderrichtung mit der Tangential schichtung des Ständerblechpaketes übereinstimmt, vorteilhafter. Wird die elektrische Maschine nur mit Teillast betrieben, so reicht die Piaminwirkung in' den Tangentialkanälen zur Verlustwärmeabfuhr bereits aus. Ähnlich modernen Kraftfahrzeugkühlersystemen ist es sinnvoll, den Fremdlüfter nur dann durch
BAD ORIGlNAl COPY
3Ü26892 ΙΜ./-Λ
Thermostat einzuschalten, wenn die Wicklungstemperatur Grenzwerten zustrebt. Gegenüber herkömmlichen, fest auf der Motorwelle installierten Lüftern mit ihren bei Bemessung für beide Drehricbtungen schlechten Wirkungsgraden ergibt sich neben einer merk]ichen Energieeinsparung eine Verringerung der bei Großmaschinen oft an der Grenze des Zumutbaren liegenden Geräuschbelästigung,
Die mit vorgenannter Erfindung erzielbaren Torteile sind so vielfältig> daß sie einer tabellarischen Aufstellung bedürfen :
Reduktion des bisherigen Stanzgitterverschnittes beim Stanzen der Ständerronden von etwa 20 % auf unter 5 %.
Einsparung des Materials für das'Gehäuse auf der Länge des Ständerpaketes.
Reduktion der Eisenverluste und Magnetisierungsströme durch Ausweichen des magnetischen Jochflusses in die stehengebliebenen Tangentialkühlrippen.
Wegfall der Zusatzverluste, die bei herkömmlichen Maschinen an der Berührungsfläche zwischen Ständerpaket und aufgepreßtem Gehäuse als Folge des partiellen Kurzschlusses benachbarter Ständerbleche entstehen.
Wegfall des Temperaturgradienten beim Übergang der Verluste vom Ständerblechpaket in das umschließende Gehäuse.
Im Vergleich zu oberflächengekühlten Maschinen, bei denen der Kühlluftstrom nicht zwischen den offenen Rippen bleibt, wesentlich bessere Nutzung der durch gedeckte TangentiaLkanäle strömenden Luft zur Wärmeabfuhr. Es wird eine Minderung der benötigten Kühlluftmenge auf unter die Hälfte, damit ein verringerter Lüfterleiatungsbedarf bei kleinerer Geräuschbelästigung erreicht.
Gute mechanische Abstützung des die Rippenkanäle umhüllenden Man' 1Is.
Reduktion der Temperaturen irn Wickelkopf durch Übergang von bisherigen Luftisolierstrecken auf eine dünne, der Nutisolation entsprechende Isolation bei gegen Gehäuseringen gepreßten Wickelköpfen.
Reduktion der Heißpunktgefahr in den Wickelköpfen durch thermisches Ankoppeln an die Wärmekapazität der sie umgebenden Gehäuseringe .
Zuverlässigeres Festlegen der elektrodynamischen und RUttelkräften ausgesetzten Wickelköpfe durch ihr Anpressen an die Gehäuseringe, als es bei herkömmlich eingeschnürten Wickelköpfen möglich ist,
Minderung des Material- und Lohnaufwanden durch kabelloses, direktes Anschließen dex- Spulenenden am in unmittelbarer Nachbarschaft zum Wickelkopf liegendem Klemmenbrett.
BAD ORIGINAt COPY
--r- 46
Minderung des Stapelraumbedarfs im Vergleich zu leistungsgleichen, runden Maschinen auf etwa die Hälfte durch die ViereckfKastenbauweise "bei gleichzeitig besserer optischer Anpassung an die heutzutage mehr oder weniger rechteckig strukturierten Werkzeug- und sonstigen Maschinen.
Wirtschaftliche Ausführbarkeit von Mehrbreitensystemen, da die Oberfläche der Tangentialkühlkanäle streng proportional mit der Paketlänge wächst und ein Abheben der Kühlluft, wie es ansonst bei überlangen,,axial rippengekühlten Maschinen der Pail ist, wegen, der Ausführung mit gedeckten Kanälen nicht vorkommen kann. Der Übergang bei z.B. in Großserien gebauten Drehstrommotoren von bisher gebräuchlichen zwei Paketlängen pro Paketdurchmesser auf ein durch die Erfindung ermöglichtes Dreilängensystem erhöht die Losgrößen für gleichartige, paketdurchmesserabhängige Teile um 50 % und mindert den Bedarf an unterschiedlichen 'Werkzeugen zum Stanzen, Bearbeiten von G-ehäusezentrierungen und lagerschilden, Druckgußformen usw. um 33
Ablösung kostenaufwendiger Kühlverfahren wie Röhren- oder Flüssigkeitskühlung bei Großmaschinen, bei denen Gehäuserippenkühlung nicht mehr ausreicht, als besonderes Merkmal der Erfindung, daß die Kühlfläche proportional mit dem aktiven Volumen wächst. Es entfällt somit bei G-roßmaschinen der Zwang zum Übergang auf andere, teuere Kühlverfahren und/oder zur Herabsetzung der Verlustdichte im aktiven Material.
Zum besseren Verständnis des Ausgeführten bedarf es der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen : Pig. 1 : Blechschnittkontur bei Polgeschnittstanzen.
Pig. 2 : Perspektivische Darstellung eines tangential gekühlten Ständerpaketes.
Pig. 3 : Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Maschine. Pig. 4 : Anschluß der Spulenenden'an Klemmenbrettbolzen.
Pig. 5 : Ausbreitung des magnetischen Plusses in die Tangential, rippen.
Fig. 6 : Nutzung des zugewonnenen aktiven Materials bei geschlossenen 4-poligen Gleichstrommotoren.
Pig. 7 : wie 6., jedoch bei Einphasenmotoren mit Hilfsphase.
Fig. 8 : wie 6., jedoch bei Großmotor mit zusätzlicher Innenkreislaufkühlung im Querschnitt«
Pig, 9 : wie 8., jedoch im Längsschnitt
Figur 1 zeigt das Stanzgitter einer Maschine gemäß Erfindung beim Polgescknittverfahren. Das der Stanze zugeführte Elektroband 1 hat die Breite des aktiven Blechpaketdurchmessers Da. Der Trenn-
schnitt 2,3 zwischen zwei Ständerblechen 4»5 liegt abseits von der für beide Ronden gemeinsamen Tangente 6. Die sohräge Schraffur des linken Ständerbleches 4 zeigt, was alles vom Bandblech in der elektrischen Maschine genutzt wird. Lediglich die eng gekreuzelt schraffierten Zwickel 7, 8 sind Abfall. Bisher war auch der zwischen der Ronde mit Da als Durchmesser und dem umschließenden Quadrat verbleibende Teil,- siehe gepünktelt 9, 10,- Abfall. Im gezeichneten Beispiel ist die Lage des Trennschnittes durch die Forderung mitbestimmt, daß alle um 90° und Mehrfaches hiervon versetzt paketierten Ständerbleche in den Diagonalen vier gemeinsame Kanäle 11, 12, 13, 14 bilden. Sie dienen entweder als Durchbruch für das Paket zusammenhaltende Zuganker, als funktionsgleiche Druckgußkanäle (siehe Fig. 2) oder als Axialkanäle für Innenkreisuraluft.
In Figur 2 ist schematisch( mit gegenüber der Praxis zu großen Abständen der Teilpakete dargestellt, wie durch fortlaufendes Drehen um 90° von Ständerblechteilpaketen 15, 16, 17 Kühlkanäle und diese begrenzende Kühlrippen mit sehr großer Oberfläche und, wegen der ständig wechselnden Kontur, großer Luftverwirbelung erzeugt werden. Im Vergleich zur Rippenkühlung, wobei der axiale Luftstrom, auf seinem Weg durch, die offenen Rippenkanäle kaum ve"j?wirbelt wird und zudem kurz nach Austritt aus der Lüfterhaube nach außen abhebt, werden über doppelt so hohe Wärmeabfuhrzahlen erreicht. Man kommt damit bei der Bauweise gemtfß Erfindung mit wesentlich kleineren Kühlluftmengen, weniger Lüfterleistung und weniger Geräusch aus, um die Verlustwärme zuverlässig abzuführen. Mit 18 ist ein der Luftführung dienender Blechmantel bezeichnet, der sich allseitig auf den ein durchbrochenes Quadrat bildenden Teilpaketen abstützt. Die angenommene Luftführung vom Maschinenende, dann tangential zum aktiven Durchmesser Da und schließlich seitlicher Austritt aus Durchbrüchen 19 im Mantel ist durch Pfeile kenntlich gemacht. Figur 2 zeigt ferner, wie sich bei Einsatz der Druckgußtechnik das Zusammenhalten des Ständerpaketes durch^Diagonaldruckgußkanäle mit der Bildung von Gehäuseringen 20, 21 , an denen innen die Wickelkopf e 22, 23 anliegen und dem Angießon vom Klemmenkasten 24 und den vier Füßen 25,26,27,28 (letztere im Bild verdeckt) in einem Arbeitsgang kombinieren läßt.
. ,, - ■ ο uz ο ο 3Z- · t:f*-ri<su
) -sf- a% '/v'i Π?.;::
•Figur 3 zeigt den Eängaschnitt einer Maschine gemäß Erfindung, bei dem ein Außenläuferventilato3?> 29 die Kühlluft von unten, unter partieller Beimischung.seitlicher, kühler Frischluft durch die Manteldurchbrüche 30, 31. ansaugt und seitlich aus dem Lüftergehäuse 32 ausstößt. Di© Wickelkopfe 22, 23 sind hierbei gegen die Isolation 33,34 der G-ehäuseringe mit Hilfe von Preßringea. 35, gedrückt. Figur 4 zeig*·als vergrößerten Ausschnitt von Figur 3, wie Spulenenden 37* gebündelt durch einen Isolierschlauch 38, Obu seitlichen Bolzen des Üemmenbrettes 40 geführt und an diesem angeschlossen werden. Dieser Arbeitsgang erfolg* wegen besserei* . ZugängigTceit bei noch außerhalb, des Klemmenkastens gehaltenem Klemmenbrett. Der ^lemm.enkastendeckel 41, mit einer unverlierbaren Schraube gegen Abhandenkommen gesichert unöfum diese schwenk- "* bar, dient vorteilhafterweise zugleich zur Aufnahme der-· die Maschine kennzeichneten Leistungsschilddaten und" Anschlußschaltbilder.
'6 "■■'■"
Aus Figur 5, oberer Teil, ist ersichtlich, wie durch die am aktiven Material verbliebenen Ecken des Elektroblech^s sich die bisherige Nenn jochhöhe hjn (42) in den Diagonalen auf b-jeff (43) vergrößert und dabei sich die Joehinduktion in den Diagonalen etwa halbiert. Die Absenkung der Jochinduktion ist um so größer, Je höher die Polzahl der Maschine ist. Dies führt zu einer Absenkung der Magnetisierungsströme und Eisenverluste, bringt somit bei Drehfeldmaschinen verbesserte Leistungsfaktoren und Wirkungsgrade, ohne daß gegenüber bisher mehr Elektroblech benötigt wird.
Bei nicht rotationssymmetrischen Maschinen wie z.B. Grleichetrom- und Einphasenmotoren ist es vorteilhafter, die'Jochhöhe h. allseitig zu belassen und dafür die karoschraffierten Flächen 44, 45 in Figur 5, untere' Bildhälfte, zur Unterbringung von mehr Wickelkupfer zu nutzen. Figur 6 zeigt als Halbschnitt dön Blechschnitt einer dergestalt aufgebauten vierpoligen, oberflächengekühlten Gleichstrommaschine. Hierbei sind 46, 47, 48. die Hauptpole mit ihren Wicklungen und 4j9, 50 die Wendepole. Das relativ dünne Joch ρ 51 auf der rechten^T^ilpaketseite führt die Verluste auf kurzem Weg zu den durch Da gekennzeichneten Rippengrund der Tangentialkühlkanäle. Figur 7 zeigtV'wie bei qberfläche'ngekühlten Einphasenmotoren zweckmäß^gerweise die Hauptphase mit ihrem größeren Kupferbedarf in den größeren Diagonalnuten 52, 53, 54, 55 untergebracht wird.
-■10 · · ö
Bei sehr großen elektrischen Maschinensieb der^'Weg", deutle V«rlustwärme vom Masch.ineninneren nach auSen nehmen muß, oft so lang, daß der Temperaturgradient im Zuge der inneren Wärmeleitung so groß wird, daß auch die wirksamste Oberflächeiikühlung nichts mehr bringt. Hier hilft ein zusätzlicher Innenkühlkr^ilauf. Figur 8 zeigt im Querschnitt in den Paketdiagonalen eingestanzte Axialkanäle 56, 57, 58, 59. Ähnliche Kanäle finden eich als Durchbrüche 60 im Läufer wieder. Außen- und Inhenkanäle worden im Gegensinn von einem gemeinsamen Luftstrom durchströmt. Dafür sorgt in Figur 9 der Innenventilator 61, Die den Außenkanälen·zugeführte Verlustwärme wird durch die Vielzahl von Tangentialrippen auf eine große Oberfläche verteilt, von denen sie durch d,e# äußeren Kühlluftstrom an die Raumluft abgeführt werden. Derart aufgebaute Großmascädn«» sind wirtschaftlicher herstellbar als heutige röhren^ oder flüssig- "' keitsgekühlte Maschinen.
EM' 7%0 '' ' f
9' Figuren ςι >
14 Patentansprüche
Leerseite

Claims (14)

-.. ι JUk!68y2 Patentansprüche
1. Elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Großteil der "bisher beim Stanzen der Gtänderronden mit dem Stanzgitter verloren gehenden 'Differenzfläche zwischen dem umschreibenden
Quadrat Da des aktiven Durchmessers Da und dessen Ronde mit
einer Fläche iC-Da / 4 zum Aufbau von Tangentialkühlkanälen durch versetztes Stapeln asymmetrischer Ständerteilpakete und somit zur Verlustwärmeabfuhr mit sehr guter Wärmeabfuhrzahl genutzt wird, wobei im Bereich des Ständerpaketes auf ein gesondertes, tragendes Gehäuse verzichtet wird, und das im Vergleich zu herkömmlichen,runden Ständerpaketen jetzt am Ständerjoch verbleibende, zusätzliche Elektroblech zur Herabsetzung von Magnetisierungsströmen, Eisenverlusten und / oder zur zur Unterbringung zusätzlicher AxiaLkanäle für einen Innenkühlkreislauf und bei nicht rotationssymmetrischen Maschinen zur Vergrößerung der WickelraumflJüohen in den Paketdiagonalen dient.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennschnitt zwischen zwei benachbarten Ständerblechen, bei deren Stanzen von Blechstreifen oder -Bändern, mit einer Breite entsprechend dem aktiven Ständerpaketaußendurchmesser DQ nicht mit der für zwei benachbarte Bleche an der Berührungsstelle gemeinsamen Tangente zusammenfällt, sondern in den Bereich des Nachbarbleches möglichst weit hineinragt, wodurch sich Ständereinzelbleche ergeben, deren eine Hälfte,- dies entweder auf einer Seite übereinander oder jeweils einer Diagonale zugehörig -, die normale, runde Ständerkontur und deren andere Hälfte Rechteckkontur mit kreisförmiger Einstanzung vom Nachbarblech haben.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß aus den asymmetrischen Ständerblechen zunächst gleichartige Gtänderteilpakete gebildet, die danach , jeweils um 90° bzw. Mehrfaches oder Bruchteile hiervon,aufeinandergelegt und paketiert werden, wobei Spannbolzen oder funktionsgleiche Druckgui3kanäle durch allen Teilpaketen· gemeinsame Axialkanäle das Ständerpaket als kompakte Einheit zusammenhalten und somit, ein gesondertes Gehäuse überflüssig machen.
_.._.. - ,. 3D2.6892
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Über dae in seiner äußeren Kontur kistenartige Ständerpaket ein dieses umschließender Mantel gelegt wird, der den von einem Ventilator erzeugten Kühlluftstrom in tangentiale Richtung zum Paketdurchmesser Da und somit senkrecht zur Maschinenachse durch die aus den versetzten Ständerteilpakete gebildeten Tangential-Rippen und -Kanäle leitet.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantel Durchbrüche nach außen vorhanden sind, durch die, physikalisch in ihrer Lage optimiert, entweder bei Drucklüftung die Kühlluft austreten oder bei Sauglüftung Frischluft eintreten und ggf. durch Nebenwege sich weitere Frischluft der bereits aufgeheizten Luft zumischen kann.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an Außenseiten des Paketes installierter Fremdlüfter, der, falls häufig Teillastbetrieb vorkQmmt, durch Meßfühler in der Wicklung nur bei Annähern an kritische Temperaturen eingeschaltet wird, einen Kühlluftstrom erzeugt, dessen Richtung mit der Lamellierung und somit der Tangentialrippung des Ständerpaketes identisch ist, um damit eine wirksame Durchlüftung auch tiefer Kanäle bei geringem Energiebedarf und niedriger G-eräuschbelästigung des Lüfters zu erreichen.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom kistenfö'rmigen, tangentxalgerippten Ständerpaket zur Lagerung der Motorwelle mit Hilfe von topfförmigen Lagerachilden erfolgt, die an den Stirnseiten des Paketes zentriert sind.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom kistenförmigen Ständerpaket zu herkömmlichen LagerSchilden mit Hilfe von beid- und stirnseitig am Ständerpaket angeschraubten oder anderweitig befestigten G-ehäuseringen erfolgt, wobei die LagerSchilde, vornehmlich in Tellerform, in den nachträglich, rait Drehaufnahme in der Paketbohrung, an den Enden der Gehäuseringe gedrehten Zentrierungen befestigt werden,
BAD ORIGJNAt
9. Elektrische Maschine nach Anfspruötr -1 -, dad-arch gekennzeichnet, daß der Übergang vom kistenförmigen Paket zu den runden Lagerschilden mit Hilfe von beid- und stirnseitig angegossenen Gehäuseringen erfolgt, wobei in den Ständerdiagonalen ausgestanzte Axialkanäle die Verbindung zwischen beiden Gehäuseringen herstellen und dergestalt Paket und Gehäuseringe eine mechanisch in sich verbundene Einheit werden,
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Angießen der Gehäuseringe zugleich ein geräumiger Klemmenkasten, der über dem Wickelkopf liegt, gebildet wird und, falls die Maschine Fußbauform hat, im gleichen Arbeitsgang an beiden Gehäuseringen Füße angegossen werden.
11. Elektrische Maschine nach den Ansprüchen 1,8,9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wickelköpfe nach Zwischenlegen einer elektrischen Isolation nach außen gegen die Innenseiten der Gehäuseringe gepreßt werden, wozu entweder in den Wickelkopfbohrungen verbleibende oder nach dem Tränken und Aushärten herausgezogene, wieder verwendbare Preßringe dienen, mit dem Ziel, durch bessere Wärmeleitung vom Wickelkopf zum Gehäuse als bei bisheriger Luftstreckenisolation die Verlustwärme mit geringerem Temperaturgradienten nach außen zu führen.
12. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Ständerspulen unmittelbar zu Anschlußbolzen eines möglichst über dem Wickelkopf liegenden Klemmenbrettes geführt und an diesen die notwendigen Schaltverbindungen der einzelnen Spulen hergestellt werden.
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mit unverlierbaren Befestigungselementen am Gehäusering schwenkbar angeordnete Klemmenkastendeckel zugleich a,ls Leistungsschild dient und über Schaltung, Wartung informiert.
14. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zurVerbesserung des Wärmeüberganges vom Maschineninneren nach außen sowohl in den Diagonalen des Tangentialrippenpaketes als auch im Läufer axiale Kanäle angeordnet sind, durch die ein Innenlüfter Luft bläst und dabei die Läufer- und Wickelkopfwärme in die Stämderaußenkanäle transportiert, von wo aus sie sternförmig auf die Tangentialrippen und Außenluft übertritt.
DE3026892A 1980-07-16 1980-07-16 Elektrische Maschinen mit Nutzung des bisher beim Rondenstanzen weggeworfenen Stanzgitters Expired DE3026892C2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3026892A DE3026892C2 (de) 1980-07-16 1980-07-16 Elektrische Maschinen mit Nutzung des bisher beim Rondenstanzen weggeworfenen Stanzgitters
US06/277,452 US4399382A (en) 1980-07-16 1981-06-25 Electrical machine
JP56109537A JPS5752340A (en) 1980-07-16 1981-07-15 Electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3026892A DE3026892C2 (de) 1980-07-16 1980-07-16 Elektrische Maschinen mit Nutzung des bisher beim Rondenstanzen weggeworfenen Stanzgitters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3026892A1 true DE3026892A1 (de) 1982-04-01
DE3026892C2 DE3026892C2 (de) 1986-05-28

Family

ID=6107310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3026892A Expired DE3026892C2 (de) 1980-07-16 1980-07-16 Elektrische Maschinen mit Nutzung des bisher beim Rondenstanzen weggeworfenen Stanzgitters

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4399382A (de)
JP (1) JPS5752340A (de)
DE (1) DE3026892C2 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3546226A1 (de) * 1984-12-28 1986-07-03 Kumagaya Seimitsu Co. Ltd., Kumagaya, Saitama Umlaufende elektrische maschine
FR2583592A1 (fr) * 1985-06-18 1986-12-19 Dso Elprom Stator feuillete a ailettes pour une machine electrique.
FR2583593A1 (fr) * 1985-06-18 1986-12-19 Dso Elprom Stator feuillete a ailettes pour une machine electrique.
DE4337463A1 (de) * 1993-11-03 1995-05-04 Vem Antriebstechnik Ag Ständer mit Belüftungseinrichtung für gehäuselose elektrische Maschine
DE19716758C2 (de) * 1997-04-12 2002-01-10 System Antriebstechnik Dresden Gehäuselose elektrische Maschine mit mehreren unmittelbar fluiddurchströmten axialen Kühlkanälen

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3460122D1 (en) * 1983-03-10 1986-06-12 Bbc Brown Boveri & Cie Alternating current machine
US5744885A (en) * 1994-12-16 1998-04-28 General Electric Co. Modular generator frame construction
US5620620A (en) * 1995-02-03 1997-04-15 Miller Group, Ltd. Base with internal foot access
US5998896A (en) * 1997-11-19 1999-12-07 Reliance Electric Industrial Company Electric motor having frame adaptable for enclosed and open motor cooling
DE19943446B4 (de) * 1999-09-11 2006-12-14 Eberhardt, Heinz Dieter, Prof. Dr.-Ing. Kühlung und Befestigung von Wicklungsköpfen rotierender elektrischer Maschinen
FR2838253B1 (fr) * 2002-04-03 2005-09-23 Leroy Somer Moteurs Machine electrique tournante a ventilation forcee
US6943469B2 (en) * 2002-11-01 2005-09-13 Siemens Westinghouse Power Corporation Supplemented zonal ventilation system for electric generator
US20080179973A1 (en) * 2006-09-28 2008-07-31 Scott Kreitzer Methods for coupling an auxiliary blower to an electric motor
CN201118414Y (zh) * 2007-10-29 2008-09-17 深圳航天科技创新研究院 方波三相无刷永磁直流电动机
US8143759B2 (en) * 2009-04-30 2012-03-27 Hamilton Sundstrand Corporation Laminated stator assembly
US20130169105A1 (en) * 2012-01-04 2013-07-04 Fang-Fu Chang Stator structure of motor
US9991759B2 (en) * 2014-03-06 2018-06-05 Honeywell International Inc. Multi-directional air cooling of a motor using radially mounted fan and axial/circumferential cooling fins
TWI664796B (zh) * 2017-11-14 2019-07-01 財團法人工業技術研究院 電動機
EP3490115A1 (de) 2017-11-28 2019-05-29 Siemens Aktiengesellschaft Integrierter klemmenkasten einer rotatorischen dynamoelektrischen maschine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE448296C (de) * 1919-04-04 1927-08-15 Paul Ehrmann Einrichtung zum Belueften des Statoreisens elektrischer Maschinen, das aus mit Kuehlansaetzen versehenen Blechen besteht, welche in mehreren gegeneinander versetzten Stellungen mit den Kuehlansaetzen abwechselnd aufeinandergelegt werden
CH150096A (fr) * 1929-10-19 1931-10-15 Const Electr De Belgique Socie Dispositif de ventilation axiale de machine électrique.
BE521948A (de) * 1953-08-05 1953-08-31 Siemens Ag
US3783318A (en) * 1972-10-06 1974-01-01 Marathon Electric Mfg Laminated stator core for dynamoelectric machines

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1156639A (en) * 1911-06-06 1915-10-12 Westinghouse Electric & Mfg Co Dynamo-electric machine.
US1158495A (en) * 1911-06-28 1915-11-02 Westinghouse Electric & Mfg Co Induction-motor.
FR702223A (fr) * 1929-10-11 1931-04-02 Siemens Ag Mode de fixation des paquets de tôles dans les machines électriques
BE364674A (de) * 1929-10-19 1929-11-30
NL89725C (de) * 1953-09-25 1958-12-15 Siemens Ag
US3171996A (en) * 1960-01-07 1965-03-02 Gen Electric Stator air duct design
US3501660A (en) * 1969-01-03 1970-03-17 Emerson Electric Co Steel motor foot construction
US3858067A (en) * 1972-04-21 1974-12-31 Gen Electric Dynamoelectric machine
US3822389A (en) * 1972-08-24 1974-07-02 Gen Electric Liquid coolant pressurizing device for dynamoelectric machines
JPS53143901A (en) * 1977-05-23 1978-12-14 Hitachi Ltd Coil end support
US4181393A (en) * 1978-03-17 1980-01-01 Amp Incorporated Interconnecting means for coil windings and overload protector

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE448296C (de) * 1919-04-04 1927-08-15 Paul Ehrmann Einrichtung zum Belueften des Statoreisens elektrischer Maschinen, das aus mit Kuehlansaetzen versehenen Blechen besteht, welche in mehreren gegeneinander versetzten Stellungen mit den Kuehlansaetzen abwechselnd aufeinandergelegt werden
CH150096A (fr) * 1929-10-19 1931-10-15 Const Electr De Belgique Socie Dispositif de ventilation axiale de machine électrique.
BE521948A (de) * 1953-08-05 1953-08-31 Siemens Ag
US3783318A (en) * 1972-10-06 1974-01-01 Marathon Electric Mfg Laminated stator core for dynamoelectric machines

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3546226A1 (de) * 1984-12-28 1986-07-03 Kumagaya Seimitsu Co. Ltd., Kumagaya, Saitama Umlaufende elektrische maschine
FR2583592A1 (fr) * 1985-06-18 1986-12-19 Dso Elprom Stator feuillete a ailettes pour une machine electrique.
FR2583593A1 (fr) * 1985-06-18 1986-12-19 Dso Elprom Stator feuillete a ailettes pour une machine electrique.
DE4337463A1 (de) * 1993-11-03 1995-05-04 Vem Antriebstechnik Ag Ständer mit Belüftungseinrichtung für gehäuselose elektrische Maschine
DE4337463C2 (de) * 1993-11-03 2002-01-03 Vem Motors Gmbh Ständer mit Belüftungseinrichtung für gehäuselose elektrische Maschine
DE19716758C2 (de) * 1997-04-12 2002-01-10 System Antriebstechnik Dresden Gehäuselose elektrische Maschine mit mehreren unmittelbar fluiddurchströmten axialen Kühlkanälen

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5752340A (en) 1982-03-27
US4399382A (en) 1983-08-16
DE3026892C2 (de) 1986-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3026892A1 (de) Elektrische maschinen mit nutzung des bisher beim rondenstanzen weggeworfenen stanzgitters
EP3476024B1 (de) Stator für eine elektrische rotierende maschine
EP2742578B1 (de) Dynamoelektrische maschine mit einem selbsttragenden gehäuse
DE69503190T3 (de) Verbesserungen an Kühlvorrichtungen für rotierende elektrische Maschinen
EP2688183B1 (de) Gießtechnisch hergestellte elektrische Spule
DE69838316T2 (de) Direktgekühlter Dynamoelektrishermaschinestäderkern mit erhöhter Wärmeübertragungsfähigkeit
EP1432102B1 (de) Elektrische Maschine mit Heatpipes
EP2700146B1 (de) Dynamoelektrische maschine mit einem blechpaket eines stators und einem selbsttragenden gehäuse
EP2933902A1 (de) Entwärmung einer elektrischen Maschine
WO2007090803A1 (de) Kühleinrichtung für eine elektrische maschine, elektrische maschinen mit einer solchen kühleinrichtung, dynamoblech sowie herstellungsverfahren für solche elektrischen maschinen
DE102019215015A1 (de) Transversalflussmaschine
EP2918005B1 (de) Zuverlässiger käfigläufer
EP3364524A1 (de) Stator für eine elektrische rotierende maschine
WO2018060121A1 (de) Ein läufer und herstellen eines läufers einer rotierenden elektrischen maschine
AT509029B1 (de) Permanentmagneterregte maschine
EP1994628A1 (de) Läufer mit thermischer sperre und motor mit einem solchen läufer
DE10054338C2 (de) Kühlsystem für trägheitsarme rotierende elektrische Maschine
CH424827A (de) Kühleinrichtung mit Kältemaschine
DE102013101084A1 (de) Drehfeldmaschine mit Außenläufer, insbesondere in modularer Bauweise
DE102013016654A1 (de) Kurzschlussläufer-Induktionsmotor
EP3292615A1 (de) Rotor einer getriebelosen windenergieanlage
DE19801195A1 (de) Elektrische Asynchronmaschine
DE2157715A1 (de) Anordnung zur kuehlung der wickelkoepfe des ankers von drehstrom-haupterregermaschinen
DE2703368C2 (de) Dauermagneterregte elektrische Maschine mit einem bewickelten Läufer
EP3869669A1 (de) Wäschepflegegerät mit elektrischem antrieb

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee